[发明专利]一种捕获微纳米颗粒的仿生表面结构

说明书

本发明公开了一种捕获微纳米颗粒的仿生表面结构，其是在元件表面上分布有仿生碗状凸起单元体和沙漏状内嵌凹坑结构的复合结构，仿生碗状凸起单元体具有凹坑，凹坑的下部连通孔隙，孔隙与沙漏状内嵌凹坑结构的下部连通；仿生碗状凸起单元体中心位置具有孔隙；仿生碗状凸起单元体呈倾斜状态设置，沙漏状内嵌凹坑结构颈部具有间隙。本发明的仿生碗状凸起单元体中心部位的微小尺度的孔隙和漏状内嵌凹坑结构与仿生碗状凸起单元体底部的间隙，有利于捕获微纳米颗粒，并使该物质进入到沙漏状内嵌凹坑结构底部。本发明能提高微纳颗粒的收集效率。

技术领域

本发明涉及一种表面结构，特别涉及一种捕获微纳米颗粒的仿生表面结构。

背景技术

随着我国经济的快速发展，近年来全国多地被雾霾笼罩，二氧化硫、氮氧化物和挥发性有机物等细颗粒物PM2.5(大气中直径小于等于2.5微米的颗粒物)排放量大幅增加。雾霾天气易使空气的能见度变低，进而产生交通堵塞、交通事故频发等问题。同时，空气中的部分微纳尺度的有害物质可以通过呼吸道和肺进入血液，严重危害人体健康。目前消除雾霾主要是通过人工降雨、空气中喷洒雾霾吸附材料、建通风长廊等方法来降低空气中悬浮物颗粒物的含量。但这些方法都有一定的缺点，如人工降雨影响市民的正常生活，空气中喷洒雾霾吸附材料使用成本高、不能大规模推广，建通风长廊除雾霾效果不明显等。

同时通过传感器对环境中有毒有害固体颗粒进行实时监测也很必要。传感器技术一直是国际学术界研究的难点和热点，稳定性好和灵敏度高是传感器的两大性能追求。市场上的传感器的稳定性和灵敏度都不能满足使用需求。研究表明，影响传感器性能的主要因素是被测微纳米颗粒与传感器感应元件的接触量以及接触时间。目前国内外相关研究人员主要是从材料的角度出发，来提高传感器感应元件的捕获被测物质能力。但其制备工艺复杂，制备条件苛刻，不宜大范围推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种捕获微纳米颗粒的仿生表面结构，本发明是基于蝎子栉器表面的有序微纳结构形态，该表面结构有利于提高微纳颗粒的收集效率。

本发明是在元件表面上分布有仿生碗状凸起单元体和沙漏状内嵌凹坑结构的复合结构，仿生碗状凸起单元体具有凹坑，凹坑的下部连通孔隙，孔隙与沙漏状内嵌凹坑结构的下部连通；仿生碗状凸起单元体中心位置具有孔隙；仿生碗状凸起单元体呈倾斜状态设置，；沙漏状内嵌凹坑结构颈部具有间隙。

所述的仿生碗状凸起单元体和沙漏状内嵌凹坑结构的复合结构的排布方式为交错阵列排布。

所述的仿生碗状凸起单元体的凹坑的上口直径为2～2.5um，仿生碗状凸起单元体的高度H₃为2～2.5um；所述的沙漏状内嵌凹坑结构的直径为5～10um，沙漏状内嵌凹坑结构的深度H₁为7～15um，沙漏状内嵌凹坑结构的下部深度H₂为5～13um。

所述仿生碗状凸起单元体的孔隙的直径为0.6～0.8um。

所述仿生碗状凸起单元体的中心轴线与水平方向的夹角θ为60～80°。

所述沙漏状内嵌凹坑结构的间隙的宽度L₁为0.5～0.7um。

所述的仿生碗状凸起单元体和沙漏状内嵌凹坑结构的复合结构为交错阵列排列时，相邻复合结构之间的距离为，前后间距A为5～10um，左右间距B为5～10um。

本发明的仿生碗状凸起单元体和沙漏状内嵌凹坑结构的结构尺寸均为微米级；所述的仿生碗状凸起单元体呈倾斜状态排列，其倾斜方向与带有微纳米颗粒流动方向相反；仿生碗状凸起单元体中心部位具有微纳尺度的孔隙，且该孔隙与沙漏状内嵌凹坑结构颈部相连；沙漏状内嵌凹坑结构颈部和仿生碗状凸起单元体底部有一定的间隙，该间隙能够通过纳米颗粒物质。

本发明的工作过程：